Регулирование по П закону

[petr2off]

Добрый день.
Вопрос наверно больше теоретический.
Обновляю сейчас алгоритмы регулирования по проекту турбины. Там довольно много регуляторов уровня (ПВД, ПНД, ПГС), и в алгоритмах есть особенность, которая меня заинтересовала. В алгоритме предусматривается использование ПД регуляторов, но регулируют они по П закону. Достигается это заведением отрицательной обратной связи с регулирующего клапана (по положению).
На вопрос "почему ? И чем не угодил ПД регулятор - ответили -так надо". Попробовал порыться в интернете - ответа не нашел.
Так понял - схема идет из глубины времен и причину уже забыли, т.е. работает схема и работает.
Может кто помнит - чем хороша такая схема при регулировании уровня ?

[rwg]

Д-составляющая может помочь решить две задачи - увеличить быстродействие контура регулирования уровня и устранить автоколебания в нём. Но одновременно она может создать или усилить проблему - ложные дёргания исполнительного механизма из-за помех в канале измерения. Если П-регулятор обеспечивает требуемую точность поддержания заданного уровня, то проще обойтись без Д.

[petr2off]

Это понятно, но здесь схема более сложная. Используется не П регулятор, а ПД - просто он работает в режиме П регулирования.
Если было бы достаточно П регулятора - то его бы и применили, а здесь ПД регулятор в режиме П регулятора. В чем разница между регулированием П регулятора по П алгоритму и регулированием ПД регулятора по П алгоритму ?

[rwg]

В чем разница между регулированием П регулятора по П алгоритму и регулированием ПД регулятора по П алгоритму ?

В моём понимании П-регулятор - это ПД-регулятор, у которого Д-составляющая равна 0. Проектировщик на всякий случай её предусмотрел, а пуско-наладчик выбрал для неё оптимальное значение равное нулю.

[petr2off]

Могу еще вариант предложить, П регулятор - это ПИД регулятор, у которого составляющие Д и И равны нулю.
Предложение проектировщика - подобрать при наладке оптимальные значения П и Д составляющих. И предполагается
в проекте - что она не равна нулю. Но за счет отрицательной обратной связи по положению регулирующего органа (РК кстати - это механика, положение РК не может скакать как электрический сигнал, там время хода от 0 до 100% секунд 20) получается П закон.

Отправлено спустя 31 минуту 3 секунды:
Кстати, если сделать составляющую D = 0, то схема точно не будет работать по П алгоритму.
Потому как на сумматоре мы имеем 3 сигнала. Переменная процесса (текущее положение), задание и отрицательная обратная связь (по положению естественно). Т.е. предположим задание у нас 60%, текущее состояние 20%. По П алгоритму он должен взять отклонение 40%, умножить его на П коэффициент и выдать задание регулирующему органу.
В схеме с ПД, при коэффициенте Д = 0 мы получим отклонение 60%, оно еще и меняться существенно не будет.

[alex45]

И равны нулю.

И-составляющая у вас никогда не будет равна нулу, поскольку интегратором тут будет сам регулирующий орган.

[Ryzhij]

Д-составляющая может помочь решить две задачи - увеличить быстродействие контура регулирования уровня

Насчёт быстродействия контура регулирования Вы заблуждаетесь.
Никаким коэффициентом регулятора быстродействие контура невозможно уменьшить увеличить.
У П-закона оно минимально задержка минимальна (быстродействие максимально).
Введением других коэффициентов можно только затянуть время успокоения, правда, получив выигрыш в точности.

Отправлено спустя 5 минут 23 секунды:

И-составляющая у вас никогда не будет равна нулу, поскольку интегратором тут будет сам регулирующий орган.

Может быть, а может и не быть.
Зависит от регулируемого параметра PV, конструкции самого регулятора и способа управления.
Уровень у нас и так есть интеграл от потока, которым мы тут, собственно, управляем.
Если тут и вводить пред-коррекцию, то уже не по уровню, а по давлению на регулирующем клапане. Это давление неявно будет входить как составляющая П-коэффициента в петле регулятора и весьма сильно влиять на устойчивость системы..

[Универсал]

быстродействие контура невозможно уменьшить

Смысл выражения неясен.

[Ryzhij]

При П-регулировании чётко выражена задержка отклика на возмущение.
И называется это время "мертвым временем задержки". Это время складывается из задержек всех устройств, входящих в контур.
Никак и ничем Вы его не уменьшите.

Только сейчас дошло ))) Конечно же! Если речь о быстродействии, то его невозможно увеличить, а если о задержке - её невозможно уменьшить.

[petr2off]

И все-таки, какие преимущества я получаю, реализую П закон регулирования на ПД регуляторе, вводя обратную отрицательную связь по положению регулирующего органа ? Ну не просто же так, 15 лет назад технолог такой алгоритм замутил.

Отправлено спустя 9 минут 46 секунд:
Придется на кафедру идти. Бедная моя печень.

[Ryzhij]

Неясно, куда именно у Вас входит ООС по положению привода, но обычно так компенсируют нелинейность регулятора.

[petr2off]

На сумматор. На нем складываются переменная процесса, задание и обратная связь.

[Ryzhij]

На сумматор. На нем складываются переменная процесса, задание и обратная связь.

Так можно компенсировать нелинейность привода клапана, но не самого клапана. Наверное, для Вашей задачи этого достаточно.

[rwg]

Насчёт быстродействия контура регулирования Вы заблуждаетесь.

Д-составляющая нужна для того, чтобы регулятор реагировал не только на рассогласование, но на изменение рассогласования. Применительно к датчику уровня - не на отклонение уровня, а заранее, как только это отклонение начнёт меняться. Если уровень растёт - заранее прикрыть подачу воды, если падает - заранее добавить подачу Разве это не увеличение быстродействия?

[keysansa]

Обратитесь к схемам аудио-усилителей. Там ОС (ООС) обычно отрицательна. Направлена на исправление ошибок усилительного каскада.

[Ryzhij]

Насчёт быстродействия контура регулирования Вы заблуждаетесь.

Д-составляющая нужна для того, чтобы регулятор реагировал не только на рассогласование, но на изменение рассогласования. Применительно к датчику уровня - не на отклонение уровня, а заранее, как только это отклонение начнёт меняться. Если уровень растёт - заранее прикрыть подачу воды, если падает - заранее добавить подачу Разве это не увеличение быстродействия?

А без Д-составляющей, тот же П-регулятор начнёт позже отрабатывать рассогласование? Вы уверены?

Мне кажется, Вы путаете две разных характеристики регулятора - "качество регулирования" и "быстродействие". Эти характеристики хотя и связаны, но различны по смыслу.

[rwg]

А без Д-составляющей, тот же П-регулятор начнёт позже отрабатывать рассогласование? Вы уверены?

Если у двух регуляторов будет одинаковый Кп, то регулятор с настроенной Д-составляющей начнёт работать раньше. Д- составляющая - это как-бы увеличение Кп на время дифференцирования. А при большем Кп и регулятор раньше отрабатывает. По моему опыту при правильной настройке Д-составляющей на регуляторах уровня паровых котлов регулятор начинает отрабатывать при рассогласовании до 5 раз меньшем, чем ПИ-регулятор, вместо автоколебаний уровня до 2 см получалось стабильное поддержание уровня +-3мм.

[Ryzhij]

Раньше, чем до регулятора "дойдёт", что рассогласование вообще возникло, он работать не начнёт.
Также как интегрировать и/или дифференцировать это самое рассогласование.
Так понятно?
Это называется быстродействием. Оно не зависит от коэффициентов.

А то, как быстро и насколько точно регулятор отработает возмущение и вернет параметор процесса к уставке - это называется качеством регулирования.
Оно от правильности подбора коэффициентов зависит, как и от используемого закона (метода, модели, способа) регулирования.

Есть ещё понятие устойчивости регулятора. На устойчивость влияют и быстродействие, и закон регулирования с его коэффициентами.

Давайте-ка не будем путать теплое с мягким.

[Jackson]

Может кто помнит - чем хороша такая схема при регулировании уровня ?

А выход на регулятор какой? Если выходы дискретные "вкл/выкл" или "больше/меньше" то Д-составляющая никакого смысла в большинстве случаев не имеет.

[petr2off]

Выход аналоговый, 0-100%. Фактически это степень открытия РК, если используется стандартная схема управления РК или Частота для ЧП, если используется схема с ЧП.

[Jackson]

Тогда возможно дело в том, что в ПЧ имеется свой ПИД. Лучше использовать какой-то один чем оба одновременно. ПЧ на вход только задание, сам ПЧ уже разбирается как на здание выйти.

[Ryzhij]

Тогда возможно дело в том, что в ПЧ имеется свой ПИД.

Где бы ПИД-регулятор ни находился, на него, в том или ином виде, должны приходить задание SP, значение переменной процесса PV и с него должнно уходить управмяющее воздействие CV(MV).
У нас для ПЧ пока заявлен лишь один из этих сигналов -

Частота для ЧП

Всё может быть, но где остальные?

[petr2off]

Оцифровал алгоритмы, приложил наиболее простой. Регулятор уровня в ПНД-1.

[Никита]

У Вас, судя по описанию (или я чего не понял) реализован каскад из двух регуляторов - регулятор уровня формирует уставку для регулятора положения ИМ, имеющего собственную ОС по положению. То, что у Вас нарисовано в виде сумматора с тремя входами, с точки зрения теории, являет собой два последовательных сумматора, на один из которых приходит SP и PV по уровню, а на другой - PV по положению механизма, а его уставка - это выход регулятора уровня.
И если речь о П-законе во внутреннем контуре (положения), то И-составляющая тут явно лишняя (вкупе с ООС она внесет только лишнюю инерционность в общую динамику, а статическую ошибка по положению тут не сильно критична, больше важна ошибка именно по уровню). Д-составляющая в данном случае бесполезна, она обычно подразумевает форсирование процесса, а форсировать механизм элементарно нечем - он едет со скоростью не выше, чем сможет двигатель. В данном случае (ситуация с ИМ, охваченным ОС) вообще во внутреннем контуре применение линейных регуляторов является скорее экзотикой, чаще достаточно позиционного регулятора.
Почему нет возможности отдельной настройки внешнего и внутреннего контуров - вопрос интересный, по мне так было бы проще в дрессировке наладке.
Ну и еще касательно Д-составляющей. Не знаю, что за привод у вас стоит, но вообще обратная связь по положению, сделанная на реостатах, известна своей геморройностью в плане шума (заезженные потенциометры громкости вспомните в старых приемниках и телевизорах) - там при равномерном перемещении привода сигнал может скакать, как хохол на майдане, хотя среднее будет корректным. А если этот шум еще и отдифференцировать - замучаетесь колебания устранять.

[petr2off]

Да нет, регулятор один.
ПД - это пропорционально - дифференцирующий блок.
ДБ - механизм динамической балансировки, включающийся в режиме дистанция, обеспечивает безударное включение регулятора
ИНЗ - задатчик уровня (СКАДА)
БРУ - блок ручного управления (управляется со СКАДА - вкл/выкл режим дист/авто. В режиме дист обрабатывает команды открывать/закрывать.
Ниже - усилитель
Дальше - РК с съемом текущего положения
левее ДБ - сторож, который отключает регулятор при выходе за диапазон регулирования
еще левее условие, которое отключает регулятор по верхнему пределу и полностью открывает регулирующий орган
Толпа брусков с треугольниками - проверка не достоверности сигналов, при наличии недостоверности - отключение регулятора и выдача сигнала АВАРИЯ